甲醇誘導的方式、用量、誘導時間都會影響外源蛋白的表達水平。在誘導期間每天應往培養基中補加甲醇,以彌補甲醇的消耗和蒸發;但由于培養條件和轉化子表型不同,添加甲醇的量也有所不同,一般添加量為培養基體積的0.5%~1%。誘導時間過短則表達量很低,過長則外源蛋白的降解增加,應根據菌株的需要選擇合適的誘導時間,一般誘導時間在150
h左右。另外,甲醇誘導表達時,培養溫度不宜超過30℃。
7、產物穩定性
酵母細胞膜上有一種KEX-2樣蛋白水解酶,能專一性水解a因子前體中羧基端的肽鍵,即連續兩個堿性氨基酸(如
LySArg,LysLys,ArgArg,LsArg),酵母基因工程表達產物發生降解現象的原因就在于此。改變培養基的PH值、加入適量的酵母提取物和蛋白胨或酪蛋白水解物,都能夠提高外源蛋白的穩定性,而某些酶抑制劑如EDTA,雖然也能增加其穩定性,但卻常會使一些原先并不明顯的蛋白變得非常明顯,影響其使用效果。
分泌蛋白的水解穩定性可通過改變培養基的pH來提高,實驗 pH范圍是2.8~6.5.在培養基中加入Casamino
acid或YP可大大提高產物的穩定性。例如,將培養基的pH從5.2增加到6.0,HSA的分泌水平可明顯提高;若在培養基中加人YP,則產量可進一步增加。加5
mnoL/L EDTA到培養基也能提高產物的穩定性。利用S cerevisiae的PEP 4基因在P
pastoris中的同源區缺失菌,如SMDI168(his4,pep 4)、SMDl165(his4,prb 1)和 SMDl163(his
4,pep 4,prb
1)來提高產物的穩定性,如發酵罐中IGF-I的產量增加了約50%。而且,pep4突變菌株和野生型菌株生產的IGF-I純化后發現,pep
4突變株培養基中的IGF-I更穩定,這就說明減步蛋白降解致使產量明顯提高。
另外,使用蛋白酶缺陷株如SMD1163、SMD1165或SMD1168亦可避免產物降解的發生。雖然并不是每一種外源蛋白都會受內源性蛋白酶的影響,但在未知其有無降解可能的情況下可以考慮使用此種宿主菌。
在另外一種情況下,如果基因工程產物會影響宿主菌生長代謝活性的話,也可能出現高度降解的情況。如重組人基質金屬蛋白酶3(MMP-3)被認為有促使哺乳動物上皮細胞凋亡的作用。它在Pp中高度降解,僅當與其組織抑制物TIMP-1共表達時才能保持穩定。這也提醒我們外源基因本身對產物穩定性的影響同樣重要。
8、翻譯后修飾
一般情況下Pp能產生較釀酒酵母明顯要短的高甘露糖型寡糖鏈,且較均一,長度在8-14個之間,使產物更加穩定,而這正是Pp表達外源蛋白的一個優勢。雖然糖基化對某些外源蛋白的活性沒有太大影響,它卻可能在蛋白折疊和抗蛋白酶降解中起重要作用。然而,糖基化也有其不利的一面。例如人紅細胞生成素受體的胞外配體結合區(EPObp)因糖基化程度不同而呈兩種狀態(30X103和60X103);人組織因子則在SDS-PAGE上以從37X103到
45X103的3個條帶存在。另外,聚合體的存在也會成為產物不均一的原因,這些都給基因工程產物的純化和工業化生產帶來一定困難。從藥物應用的觀點來看,不合適的糖基化和寡聚體可能會在機體內產生免疫反應或毒副作用,并且會明顯影響純化過程中產率的提高,因此,選用一種能夠獲得單體均一形式的基因工程產物十分重要。這方面的研究仍有待探索。
9、發酵新策略
通過利用甲醇以提高生物量的連續發酵方式不適合Mut菌株。Craze JA和Prevatt WD在尋找促進生長、且不阻遏AOX
I基因啟動子的甲醇誘導功能的碳源時發現,山梨醇和丙氨酸是兩種最好的底物。最近利用山梨醇+甲醇混合培養基進行的分批發酵在Biostat-
B(Braun)臺式微量發酵罐中完成MMP-2生產的幾個循環,4wk內生產出25
L含MMP-2的培養基。該方法對Mut+細胞同樣有效,因為它減少了甲醇的總消耗量,大多數的生長靠山梨醇來支持,甲醇可在任何需要的時間點添加到山梨醇中誘導表達
巴斯德畢赤酵母表達系統不存在原核表達系統的內毒素難以除去的問題,也不存在哺乳動物細胞表達系統的病毒和支原體污染等問題,并能夠對目的蛋白進行類似高等真核生物的翻譯后蛋白加工,是目前最為成功的外源蛋白表達系統之一。隨著對巴斯德畢赤酵母表達系統的研究的廣泛深人,該表達系統也將更完善。相信在將來的理論和實踐中,如在分子生物學基礎研究、基因工程產品開發、生物催化劑、生物制藥等諸多應用領域中也必將發揮巨大作用。
作為一種正在發展中的表達異源蛋白的宿主體,Pp酵母菌兼有原核細胞的分子遺傳操作和生長特性及真核生物的翻譯后修飾機制的長處。雖然目前存在的諸多困難使得仍有許多蛋白難以在這個系統中成功表達,但隨著對它的利用和探索的不斷深入必將不斷給我們增添新的見解,使我們有理由相信會最終解決這些困難,將巴氏畢赤酵母系統不斷完善。